LICHTTECHNIK: BELEUCHTUNGSPLANUNG FÜR DEN INNENRAUM

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1 LICHTTECHNIK: BELEUCHTUNGSPLANUNG FÜR DEN INNENRAUM Dr. Martine Knoop Fachgebiet Lichttechnik Pictures: morguefile

2 media/20-handbook/de_erco_lichtplanung.pdf Page 2

3 Inhalt Was ist Licht Grundgrößen damit wir über Licht sprechen können Planungsprozess Warum beleuchten wir funktionelle Beleuchtung ästhetische Beleuchtung Komponenten Lichtquellen (Wirkungsprinzip) und Tageslicht (Eigenschaften) Leuchten und Tageslichtsysteme Gütekriterien, Anforderungen Page 3

4 Vom Konzept zur Lichtlösung Page 4 Bilder: Philipp Obkircher

5 Lichtplanung 1. Analyse Bestandsaufnahme Anforderungen an den Raum und für die Nutzung formulieren Empfehlungen Sehaufgabe definieren Page 5

6 Warum beleuchten wir? Sicherheit Aktivitäten durchführen Unterstützen der Raumwirkung Atmosphäre Gesundheit und Wohlbefinden Unterstützung des architektonischen Designs Page 6 Bilder: morguefile Bilder: morguefile

7 Sofitel Cocagne Eindhoven Page 7 Bilder: Philips Bilder: Philips

8 Page 8 Bilder: Philips Bilder: Philips

9 Page 9 Bilder: Philips

10 Page 10 Bilder: Philips Bilder: Philips

11 Page 11 Bilder: Philipp Obkircher Bilder & Konzept: Philipp Obkircher

12 Lichtplanung 2. Konzept Raumidee, Raumkonzept festlegen, Wirkung auf den Nutzer formulieren, Schlüsselwörter festlegen Mood Board Page 12 Folie: Raphael Kirsch

13 Page 13 Bilder: Philipp Obkircher Bilder & Konzept: Philipp Obkircher

14 Lichtplanung 3. Ausführungsplanung Komponentenauswahl, Leuchtenauswahl (Serienleuchte, modifizierte Serienleuchte, Objektleuchte) Projektierung (detaillierte Beschreibung, Nachweise, Lichtberechnung, etc.) Ausschreibung und Angebotserstellung Page 14

15 Analogie zum Außenraum Gefühl der Weite und Unendlichkeit des Tempelhofer Feldes soll sich im Raum fortsetzen Page 15 Bilder: Philipp Obkircher Bilder & Konzept: Philipp Obkircher

16 Mock-Up Page 16 Folie und Bild: Raphael Kirsch

17 Lichtberechnungssoftware: Rendering Page 17 Folie und Bild: Raphael Kirsch

18 Lichtplanung 4. Präsentation Story Darstellung des Designprozesses und des Konzeptes Präsentation der technischen Details, Kosten, Energieverbrauch, etc. Verkaufen der Lichtplanung Page 18

19 Page 19 Bilder: Ludwig Schaefer

20 Page 20 Bilder: Ludwig Schaefer Bilder & Konzept: Ludwig Schaefer

21 Page 21 Bilder: Ludwig Schaefer

22 Konzept Beschreibung der gewünschten Beleuchtung Ausführungsplanung Komponentenauswahl, Leuchtenauswahl, Projektierung (detaillierte Beschreibung, Nachweise, Lichtberechnung, etc.) Page 22

23 Grundlagen & Grundgrößen Page 23 Bilder: Philipp Obkircher

24 Was ist Licht? Unter Licht verstehen wir den Teil der elektromagnetischen Strahlung, der im im Auge eine Hellempfindung hervorruft. Page 24 Bilder: morguefile Bilder: morguefile

25 elektromagnetische Strahlung - Licht weißes Licht Page 25 Bild: A. Abromeit, KIT

26 Spektraler Hellempfindlichkeitsgrad Spektrale Hellempfindlichkeit des Auges 1,0 Relativer spektraler Hellempfindlichkeitsgrad 0,8 V(l) 0,6 0,4 0,2 555 nm Wellenlänge [nm] Page 26

27 Die 4 Grundgrößen Lichtstrom f [lm] Lichtstärke I [cd] Leuchtdichte L [cd/m²] Beleuchtungsstärke E [lux] Page 27

28 Grundgrößen: Lichtstrom Page 28 Bilder: morguefile Bilder: morguefile

29 Grundgrößen: Lichtstrom Lichtstrom [lm] Der Lichtstrom ist die in dem gesamten Raum abgegebene Strahlungsleistung, welche mit V(l) bewertet ist Maßeinheit: lumen [lm] F Page 29

30 Grundgrößen: Lichtstrom Lichtstrom [lm] einige Beispiele Halogenlampe 30 W Leuchstofflampe 36 W 900 lumen 3350 lumen Hochdruck- Natriumdampflampe 250 W lumen Halogen-Metalldampflampe 2000 W lumen Page 30 Quelle: Material Philips

31 Grundgrößen: Lichtstrom Typische Lampendaten Lampenhersteller: Katalog, Verpackung der Lampe Page 31

32 Lichtstrom, Leistung und Lichtausbeute Lichtausbeute [η] in lm/w Verhältnis von sichtbarer Strahlungsleistung zu elektrischer Leistung F P el F P el Lichtstrom elektrische Leistung Page 32

33 Lichtausbeute einer Glühlampe: < 19 lm/w (nm) Page 33 Quelle: Material Philips

34 Lichtausbeute einer Niederdruck-Natriumdampflampe: <200 lm / W (nm) Page 34 Quelle: Material Philips

35 Spektrale Strahlungsverteilung Page 35

36 Lichtausbeute Page 36 Grafik: DOE Bild: DOE SSL R&D Multi-Year Program Plan (2012)

37 Modehaus Eickhoff, Düsseldorf Lichtstrom Lichtstärke Page 37 Bilder: Philips (lo), Limelite (ro), ERCO (u)

38 De Strip Grundgrößen: Lichtstärke Page 38 Bilder: Philips

39 Grundgrößen: Lichtstärke Lichtstrom [lm] Lichtstärke [cd] Die Lichtstärke ist der in eine bestimmten Richtung und in einen Raumwinkel ausgestrahlte Lichtstrom (lm), bezogen auf diesen Raumwinkel (sr). Es wird die Richtungsabhängigkeit des ausgestrahlten Lichtstroms dargestellt. Maßeinheit: Candela [cd] I Page 39

40 Raumwinkel Ω = A r 2 sr Ω Kugel = 4 r2 r 2 = 4 sr 1 Steradiant [sr]: Fläche von 1 m 2 auf einer Kugel mit Radius 1 m Page 40

41 Grundgrößen: Lichtstärke Lichtstrom [lm] Lichtstärke [cd] r I = Φ 1 Ω 1 A Ω = A r 2 1 candela = 1 lumen pro steradiant Page 41

42 Grundgrößen: Lichtstärke Lichtstrom [lm] Lichtstärke [cd] einige Beispiele (0 o ) Downlight mit 2 Kompaktleuchtstofflampen 18W 250 cd Leuchte für Leuchstofflampe 1 x 49 Watt cd Spot (retail) 70 Watt 12 o cd Flutlicht (Scheinwerfer Sportbeleuchtung) 1800 Watt 8 o cd Page 42 Quelle: Material Philips

43 Lichtstärkeverteilungskurven und -körper Lichtstärkeverteilungskurven LVK und Lichtstärkeverteilungskörper dienen zur Charakterisierung des Lichtfeldes Page 43 Bilder: Baer Grundlagen der Beleuchtungstechnik

44 Lichtstärkeverteilungskurve (LVK) C-Fläche -Winkel C0 - C180 Fläche C90 - C270 Fläche Page 44 Bild links: A. Abromeit, KIT

45 Lichtstärkeverteilungskurve (LVK) Lichtstärkeverteilung der Leuchte in 2 Ebenen: Ebene C0-C180 vertikale Fläche, senkrecht auf Leuchtenachse, durch die Drehachse Ebene C90 - C270 vertikale Fläche, parallel an Leuchtenachse Lichtstärke in candela / 1000 lumen Page 45

46 Grundgrößen: Lichtstärke Typische Leuchtendaten Leuchtenhersteller: Katalog (Darstellung von 2 oder 3 C-Flächen) Page 46

47 Grundgrößen: Beleuchtungsstärke Page 47 Bilder: morguefile Bilder: morguefile

48 Grundgrößen: Beleuchtungsstärke Lichtstrom [lm] Lichtstärke [cd] Die Beleuchtungsstärke in einem Punkt ist der empfangene Lichtstrom pro m 2 Empfängerfläche Der Quotient aus Lichtstrom und beleuchteter Fläche Maßeinheit: lm / m 2 = lux [lx] E Beleuchtungsstärke [lux] Page 48

49 Grundgrößen: Beleuchtungsstärke Lichtstrom [lm] Lichtstärke [cd] E = Φ 1 A 2 F 1 A 2 E Lichtstrom beleuchtete Fläche Beleuchtungsstärke Beleuchtungsstärke [lux] Page 49

50 Grundgrößen: Beleuchtungsstärke einige Beispiele Lichtstrom [lm] Lichtstärke [cd] Sommer am hellen Tag Bewölkter Himmel, trüber Tag lux lux Arbeitsplatzbeleuchtung lux Wohn- oder Hotelzimmer 100 lux Beleuchtungsstärke [lux] Mondlicht klarer Himmel 0,25 lux Page 50

51 Grundgrößen: Beleuchtungsstärke die Energie / der Lichtstrom doppelt so weit von der Quelle ist über das Vierfache der Fläche verteilt Page 51 Bild: Borb

52 Übung In einer Gesamtfläche werden 9 gleichgroße Teilflächen jeweils mit einer konstanten Beleuchtungsstärke beleuchtet. Wie groß ist der Lichtstrom auf der Gesamtfläche? 10 cm E 1 E 2 E 3 E 4 E 5 E 6 10 cm E 1 = E 3 = E 7 = E 9 = 50 lux E 2 = E 4 = E 6 = E 8 = 80 lux E 5 = 120 lux E 7 E 8 E 9 Page 52

53 Übung In einer Gesamtfläche werden 9 gleichgroße Teilflächen jeweils mit einer konstanten Beleuchtungsstärke beleuchtet. Wie groß ist der Lichtstrom auf der Gesamtfläche? 10 cm E 1 = E 3 = E 7 = E 9 = 50 lux E 2 = E 4 = E 6 = E 8 = 80 lux E 5 = 120 lux E 1 E 2 E 3 E 4 E 5 E 6 E 7 E 8 E 9 10 cm Beispielberechnung Φ ges = A E 3 = Φ 1 = Φ 1 = 50 lux A 2 0,1 0,1 Φ 1,9 = 0,5 lm Φ ges = 4 0, , ,2 = 6,4 lm E v = 0,01 m² 200lx + 320lx + 120lx = 6,4 lm Page 53

54 Grundgrößen: Beleuchtungsstärke Lichtstrom [lm] r Mittlere Beleuchtungsstärke E m = Φ 1 A 2 2r für Punktlichtquellen (Photometrische Entfernungsgesetz) Beleuchtungsstärke in einem Punkt: E = I cos γ 2 r 2 A 3r wenn F = 100 lm 1m : 100 lux 2m : 25 lux 3m : 11 lux Page 54

55 Photometrische Entfernungsgesetz Näherung gilt nur, wenn die Lichtquelle beliebig klein (punktartig) oder der Abstand r beliebig groß ist. Anzuwenden, wenn die photometrische Grenzentfernung überschritten ist. Diese hängt ab von: den Abmessungen der Lichtquelle der Lichtstärkeverteilung der Lichtquelle dem höchstzulässigen Fehler bei der Berechnung der Beleuchtungsstärke In der Praxis: gleich der drei- bis fünffachen maximalen Abmessung der Lichtquellen. Laut Norm: Grenzentfernung mindestens 5 x Leuchtengröße (DIN 13032) Je spitzer die Lichtstärkeverteilung und je kleiner der zugelassene Fehler, desto größer die Grenzentfernung Page 56

56 Übung: Beleuchtungsstärke Leistung: 100 W, Lichtstrom: 1390 lm 1 m P Berechnen Sie die Beleuchtungsstärke in P Page 57 Bild: Franciscus at nl.wikipedia

57 Übung: Beleuchtungsstärke Leistung: 100 W, Lichtstrom: 1390 lm 1 m P Berechnen Sie die Beleuchtungsstärke in P Page 58 Bild: Franciscus at nl.wikipedia

58 Übung: Beleuchtungsstärke E = I cos γ 2 r 2 I = 240 cd, Φ = 1390 lm,r = 1 m 1 m LVK normiert auf 1000 lumen I P = I Φ 1000 P I P = 240 cd = 331,2 cd E P = 331,2 cd 1 m 2 = 331 lux Page 59 Bild: Franciscus at nl.wikipedia

59 Übung: Beleuchtungsstärke 1 m r = 0, ,0 2 = 1,16 m 0,58 m P P Berechnen Sie die Beleuchtungsstärke in P Page 61 Bild: Franciscus at nl.wikipedia

60 Übung: Beleuchtungsstärke 1 m E p = I cos γ 2 r 2 0,58 m 2 P P I = 210 cd, Φ = 1390 lm,r = 1,16 m E P = 1, cd (cos30o ) (1,16 m) 2 1 sr = = 189,6 lux Page 62

61 Grundgrößen: Leuchtdichte Page 64 Bilder: morguefile

62 Grundgrößen: Leuchtdichte Lichtstrom [lm] Lichtstärke [cd] Leuchtdichte [cd/m²] Die Leuchtdichte L ist die für den Helligkeitseindruck maßgebliche Größe, definiert als Lichtstärke pro Flächeneinheit Die Leuchtdichte ist der Lichtstrom der pro Einheit der betrachteten, leuchtende Fläche und pro Einheit des Raumwinkels in eine gegebene Richtung abgegeben wird Beleuchtungsstärke [lux] Maßeinheit: cd / m 2 L Page 65

63 Grundgrößen: Leuchtdichte L = 2 Φ A 1 cos γ 1 Ω 1 1 dω 1 L = I(γ 1 ) A 1 cos(γ 1 ) da 1 A 1 leuchtende Fläche 1.. Winkel zwischen Flächennormale der leuchtenden Fläche und Blickrichtung Page 66

64 Beleuchtungsstärke Page 67

65 Leuchtdichte Page 68

66 Grundgrößen: Leuchtdichte Leuchtdichte: Reflexionswerte und Beleuchtungsniveau von reflektierenden Oberflächen typische Reflexionswerten für Büros: Decken von 0,6 bis 0,9 (0,8) Wände von 0,3 bis 0,8 (0,5) Boden 0,2 bis 0,5 (0,2) Page 69 Bilder: licht.de

67 Übung: Leuchtende Fläche (L) optische Abmessungen (L x B x H): 1,560 x 0,310 x 0,000 L γ = I(γ) A 1 cosγ I 0 = 277 cd (für 1000 lm) I 65 = 15 cd (für 1000 lm) F = 8600 lm L 0 = I(0 ) A 1 cos 0 = 8,6 277 cd = 4930 cd/m² 1,56 0,310 m² 1 L 65 = I(65 ) A 1 cos65 = 8,6 15 cd 1,56 0,310 m² 0,423 = 630 cd/m² Page 70

68 Grundgrößen: Leuchtdichte Lichtstrom [lm] Lichtstärke [cd] Beleuchtungsstärke [lux] Leuchtdichte [cd/m²] einige Beispiele Sonne am Mittag Draht einer Halogenlampe Mittlerer klarer / bedeckter Himmel Leuchtstofflampe Arbeitstisch (E m = 500 lx, r 0,6) LED 1, cd/m cd/m ³ / 8 10³ cd/m cd/m cd/m 2 > ³ cd/m² 71

69 Die 4 Grundgrößen Lichtstrom f [lm] Lichtstärke I [cd] Leuchtdichte L [cd/m²] Beleuchtungsstärke E [lux] Page 72

70 Vom Konzept zur Komponentenauswahl Page 73 Bilder: Philipp Obkircher

71 Gütemerkmale Lichtstrom Lichtverteilung Helligkeit Energieeffizienz Lebensdauer Anlaufverhalten Farbwiedergabe Lichtfarbe Page 74

72 Parameter Farbwiedergabe Page 75 Bilder: Philips Bilder: Philips Grundlagen 2006

73 Farbwiedergabe Aus der Lichtfarbe nicht abzuleiten Page 76

74 Farbwiedergabe - Farbwiedergabeindex Farbwiedergabeindex (Ra) Gütemerkmal einer Lampe / Lichtquelle höchster Ra-Wert: 100 (Tageslicht, Glüh- und Halogenlampen) CRI (R a ) Farbwiedergabe Beispiel exzellent Sonnenlicht, Glühlampe, Metall- Halogen-Lampen, LED gut Metall-Halogen-Lampen, Leuchtstofflampen, LED moderat Leuchtstofflampen, LED < 60 gering Natriumdampf-Lampen Page 77

75 Farbwiedergabe? Page 78 Bilder: flickr Istvan (l), Philips (r)

76 Farbwiedergabe Page 79 Bild: lekke (r) flickr

77 Strahlungsfunktion Tageslicht Farbwiedergabe Farbtemperatur Page 80

78 Farbtemperatur Farbtemperatur in K (Kelvin) Gütemerkmal einer Lampe / Lichtquelle: Farbeindruck einer Lichtquelle Temperatur eines schwarzen Körpers (planckschen Strahlers), die zu der Lichtfarbe gehört Warmweiß Neutralweiß Kaltweiß < 3300 K K > 5000 K wichtig für: Atmosphäre im Raum, nicht-visuelle Wirkung von Licht (Aufmerksamkeit, Schlafverhalten...) wichtig in z.b. Restaurants, Geschäfte, Konferenzräume,... Page 81

79 Farbtemperatur Page 82 Bilder: Philips Bilder: Philips

80 Lichtfarbe - Farbtemperatur Lichtquelle ähnlichste Farbtemperaturin K (Correlated Color Temperature) Kerze Glühlampe Leuchtstofflampe Natriumdampf Hochdruck Lampe Metall-Halogen-Lampe Quecksilber HD-Lampe Mondlicht 4100 Sonnenlicht Klarer Himmel bewölkter Himmel Page 83

81 Farbtemperatur & Materialen 2500 K 2700 K 2900 K 4200 K 6500 K Page 84 Bilder: Philips

82 Gütemerkmale und deren Kennzahlen Lichtstrom Φ Lichtverteilung LVK Helligkeit L Energieeffizienz η Lebensdauer t Anlaufverhalten t a Farbwiedergabe CRI Lichtfarbe CCT Page 85

83 Konzept Beschreibung der gewünschten Beleuchtung Ausführungsplanung Komponentenauswahl, Leuchtenauswahl, Projektierung (detaillierte Beschreibung, Nachweise, Lichtberechnung, etc.) Page 86

84 Lampen Page 87 Bild: morguefile

85 Temperaturstrahler (Kompakt) Leuchtstofflampen Natrium Niederdrucklampen Hochdruckentladungslampen LED erhitzen einer Glühwendel emittierte Strahlung (zum kleinen Teil) im sichtbaren Spektralbereich Entladungsspannung beschleunigt freie Elektronen Strahlung im ultravioletten und oder im sichtbaren Spektralbereich Strom durch Halbleitermaterial Strahlung im sichtbaren Spektralbereich (abhängig von Materialwahl) Vorlesung Lichttechnik Martine Knoop Beleuchtungsplanung 13/14 Page 88

86 Temperaturstrahler Ein elektrischer Strom wird durch einen dünnen Draht (Glühwendel) bei einem relativ hohen Widerstand (Wolfram) geleitet Die Temperatur der Glühwendel ist so hoch, dass ein Teil der emittierten Strahlung im sichtbaren Spektralbereich ausgestrahlt wird Vorlesung Lichttechnik Martine Knoop Beleuchtungsplanung 13/14 Page 89 Bild: Philips

87 Richtwerte Halogenlampen Lichtstrom Lichtverteilung Lichtausbeute lm Punktlichtquelle, gerichtetes Licht < 25 lm/w Lebensdauer h Farbtemperatur K Beispiel Spektrum Glühlampe Farbwiedergabeindex R a 100 Anlaufverhalten direkt 100% Page 90 Material & Bilder: Philips

88 Gasentladung (Beispiel Leuchtstofflampen) Entladungsspannung beschleunigt freie Elektronen Hg-Atome werden durch Elektronenstöße ionisiert oder angeregt (e - -Anhebung auf höhere Energiezustände im Atom) Bei Rücksprung in den Grundzustand Strahlungsemission (überwiegend UV) Leuchtstoff wandelt UV-Strahlung in Licht Vorlesung Lichttechnik Martine Knoop Beleuchtungsplanung 13/14 Page 91

89 Richtwerte Leuchtstofflampen Lichtstrom lm Lichtverteilung diffuses Licht Lichtausbeute 104 lm/w Lebensdauer ähnlichste Farbtemperatur h K Beispiel Spektrum Leuchtstofflampe Farbwiedergabeindex R (abhängig vom Typ) >90, >80, a Anlaufverhalten Page 92 Material & Bilder: Philips direkt Licht, 100% nach paar Minuten

90 Richtwerte Natrium Niederdrucklampen Lichtstrom lm Lichtverteilung Punktlichtquelle Lichtausbeute 203 lm/w Lebensdauer h ähnlichste Farbtemperatur Farbwiedergabeindex R a 1700K sehr schlecht Spektrum Natrium Niederdrucklampen Anlaufverhalten ca. 12 Minuten Neu start 1-10 Minuten Page 93 Material & Bilder: Philips

91 Richtwerte Keramische Halogen-Metalldampflampen Lichtstrom lm Lichtverteilung Punktlichtquelle Lichtausbeute 95 lm/w Lebensdauer ähnlichste Farbtemperatur h 3000, 4200K Farbwiedergabeindex R a > 80, 90 Anlaufverhalten ca. 3 Minuten Neu start 15 Minuten Page 94 Material & Bilder: Philips

92 Richtwerte Natrium Hochdrucklampen Lichtstrom lm Lichtverteilung Punktlichtquelle Lichtausbeute 150 lm/w Lebensdauer ähnlichste Farbtemperatur * h (*weiß) K Beispiel Spektrum Natrium Hochdrucklampen Farbwiedergabeindex R a Anlaufverhalten ca. 9 Minuten Neu start 1 Minuten Page 95 Material & Bilder: Philips

93 LED elektronisches Halbleiter-Bauelement fließt durch die Diode Strom in Durchlassrichtung, so strahlt sie Strahlung ab Materialwahl bestimmt Farbe des Lichtes Vorlesung Lichttechnik Martine Knoop Beleuchtungsplanung 13/14 Page 96

94 LED Energie des Elektrons [ev] InGaN Wellenlänge [nm] AlInGaP AlGaAs blaue LED rote LED grüne LED Phosphor blaue LED (nm) (nm) Vorlesung Lichttechnik Martine Knoop Beleuchtungsplanung 13/14 Page 97 Material Philips

95 Richtwerte LED Lichtverteilung Lichtausbeute (weiße LED) Lebensdauer ähnlichste Farbtemperatur Punktlichtquelle < 130 lm/w (in der Praxis) < 250 lm/w (Lab) h cool white am effizientesten, Farbwiedergabe am besten für warmweiße LEDs Farbwiedergabeindex R a > 70, > 80, > 90 Beispiel Spektrum LED Anlaufverhalten direkt Page 98 Material & Bilder: Philips

96 Halogenlampen (Kompakt) Leuchtstofflampen Natrium Niederdrucklampen Hochdruckentladungslampen LED sehr gute Farbwiedergabe dimmbar direkt Licht warm-weißes Licht begrenzte Lebensdauer geringe Effizienz preiswert große Bandbreite in Farbtemperatur und Farbwiedergabe lange Lebensdauer hohe Effizienz Preiswert teilweise dimmbar häuslicher Gebrauch, Akzentbeleuchtung Allgemeinbeleuchtung sehr schlechte Farbwiedergabe lange Lebensdauer sehr effizient funktionelle Straßenbeleuchtung energieeffizient lange Lebensdauer funktionelle Straßenbeleuchtung, öffentliche Außenbereiche, Sportanlagen. Im Innenraum: Allgemein- und Akzentbeleuchtung große Verschiedenheit an Produkten Weiß und Farbe energieeffizient sehr lange Lebensdauer dimmbar Akzent-, Dekorative, und Allgemeinbeleuchtung im Innen- und Außenraum

97 Leuchten Page 101 Bild: morguefile

98 Downlights Page 102 Folie Raphael Kirsch, Bilder ERCO

99 Langfeldleuchten Page 103 Folie Raphael Kirsch, Bilder Trilux

100 Strahler Page 104 Folie Raphael Kirsch, Bilder ERCO

101 Designerleuchten und Lichtobjekte Page 105 Folie Raphael Kirsch, Bilder: Philips, Louis Poulsen, Flos, Light11

102 Beleuchtungsarten Page 106 Bild: A. Abromeit, KIT

103 Auswahl Leuchten: LVK engstrahlend tiefstrahlend mittelbreitstrahlend breitstrahlend freistrahlend Page 107

104 Tageslicht Page 109 Bild (r): morguefile

105 Guggenheim Museum, New York Page 110 Bild: A. Abromeit, KIT

106 Institut du Monde Arabe, Paris Page 111 Bilder: flickr Serge Melki (l,u), campusfranceindiablog.com (r,o)

107 Tageslicht Dynamisch in : Niveau Lichtrichtung (Sonne) Ähnlichste Farbtemperatur Page 112 Bilder: morguefile Bilder: Philips

108 Vollständig bedeckter teilbewölkter Himmel klarer Himmel Himmel Page 113 Bilder: Moore / Lam

109 Lichtstrom Richtwerte Halogenlampen Lichtverteilung Lichtausbeute gerichtetes Licht und diffuses Licht lm/w Lebensdauer Farbtemperatur typisch K Farbwiedergabeindex R a 100 Anlaufverhalten saisonabhängig Page 114

110 Vollständig bedeckter Himmel klarer Himmel Vollständig bedeckter Himmel 100% Wolken, keine direkte Sonneneinstrahlung minimale Tageslichtkonditionen: Rechenmodell für Tageslicht architektonisch interessant, wenn diffuse Beleuchtung im Innenraum erwünscht ist keine Schattenwirkung, Orientierung spielt keine wichtige Rolle Klarer Himmel (direktes Sonnelicht) Schattenwirkung Orientierung spielt eine Rolle Intensität circa 5 10 x höher Page 115 Bilder: morguefile

111 Klarer Himmel Page 116

112 Vollständig bedeckter Himmel Page 117 Bilder: morguefile

113 Tageslichtbeleuchtung Vollständig bedeckter Himmel Parameter für Tageslichtangebot: Raumwinkel des sichtbaren Himmelsanteils Leuchtdichteverteilung des Himmels Verbauung Wahl des Fensterglases Fensterbreite Page 118 Projektion des Teils des Himmels, wahrgenommen durch das

114 Tageslichtbeleuchtung: Verbauung Page 119

115 120

116 Tageslichtquotient Tageslichtquotient - vollkommen bedeckter Himmel Tageslichtquotient für jeden Raumpunkt eine konstante Größe, unabhängig von Datum und Uhrzeit. Tageslichtquotient D (Daylight factor) ist das Verhältnis der Beleuchtungsstärke E P in einem Punkt zur D E E P a 100% gleichzeitig vorhandenen Horizontalbeleuchtungsstärke E a im Freien bei unverbauter Himmelskugel setzt sich zusammen aus dem direkt von Himmel erzeugten Himmelslichtanteil dem durch Reflexion an Verbauung, Gelände usw. erzeugten Außenreflexionsanteil dem durch Reflexion an den Rauninnenflächen erzeugten Innenreflexionsanteil Page 121

117 Beispiele Tageslichtquotient Beispiel DIN (Energieverbrauch) Tageslichtquotient D RB D RB 6 % Klassifizierung der Tageslichtversorgung Gut 6 % > D RB 4 % Mittel 4 % > D RB 2 % Gering D RB < 2 % Keine Beispiel DIN 5034: Tageslicht in Innenräumen Geforderte D für Raummitte (ausreichendes Tageslicht), und in 2 Messpositionen nah an der Wand (ausreichende Helligkeit) Ausreichendes Tageslicht: In der Raummitte (BGI 7007) bzw. am Arbeitsplatz (ASR A3.4): D > 2% Page 122 Tabelle 10, DIN

118 Zusammenfassung Gütekriterien Beleuchtungsniveau (DF) Leuchtdichteverteilung Blendungsbegrenzung Lichtfarbe Farbwiedergabe Lichtrichtung und Schattigkeit Aussicht Page 123 Bilder: morguefile

119

120 Potsdamer Platz, Berlin

121

122 Reichstag, Berlin, Sir Norman Foster 127

123

124 Reichstag, Berlin

125 Reichstag, Berlin

126 Debis Gebäude, Berlin

127 Zusammenfassung Tagslichtsysteme Tageslichtsysteme / Sonnenschutz / Blendschutz Funktionieren unter unterschiedliche Himmelsbedingungen Kosten und Einsparpotential Aussicht architektonische Wirkung Page 132

128 Planung: Bewertung Page 133 Folie und Bild: Raphael Kirsch

129 Beleuchtungsstärke Sehaufgaben in einem Raum bestimmen die gewünschten Beleuchtungsstärkeniveaus (u.a. in Normen wie DIN EN ) Page 134

130 Page 135

131 Beleuchtungsstärke (minimale) (horizontale, vertikale,...) Beleuchtungsstärke Gütemerkmal einer Lichtsituation Sehaufgaben in einem Raum bestimmen die gewünschten Beleuchtungsstärkeniveaus (u.a. in Normen wie DIN EN ) hauptsächlich wichtig für funktionelle Beleuchtung in z.b. Büroräume, Industriehallen, Krankenhäuser,... typisch: Allgemeinbeleuchtung und Beleuchtung der Aufgabe Parameter: Lichtstrom und Lichtstärkeverteilung der Lichtquellen, Position der Lichtquellen Page 136

132 Leuchtdichteverteilung Leuchtdichteverhältnisse: Lichtwirkung im Raum, Ambiente und Komfort Page 137

133 Leuchtdichteverteilung Page 138 Bilder: TU/e Bilder: TU/e

134 Page 139 Bilder: morguefile

135 Leuchtdichteverhältnisse: Blendung Definition Wenn Auge durch seine Adaptationsmechanismen örtliche und/oder zeitliche Leuchtdichteunterschiede im Gesichtsfeld nicht mehr ausgleichen kann, so sprechen wir von Blendung; dabei kann sowohl die Sehleistung abnehmen als auch eine unangenehme Empfindung verursacht werden Page 140

136 Blendung Um Fehler, Ermüdung und Unfälle zu vermeiden, ist es wichtig, Blendung zu begrenzen. Versuchspersonen, die an einem Experiment von Osterhaus (1996) zum Thema Blendung teilnahmen, deuteten während des Experiments an, zunehmend sensibel auf Blendung zu reagieren Beeinflusst Energieverbrauch (mögliche Energieeinsparung) Page 141 Bilder: collison (flickr), Daylight design of buildings (Fontoynont)

137 Parameter Blendung Leuchtdichte der Lichtquelle Leuchtdichte des Hintergrunds Position der Lichtquelle Abmessungen der Lichtquelle / Anzahl der Lichtquellen Beispiel Blendungsformel: L background L w p = Leuchtdichte des Hintergrunds = Leuchtdichte der Lichtquelle = Größe der Lichtquelle = Positionsindex Page 142 Bild: morguefile

138 Reflexblendung Page 143

139 Blendung? Page 144 Bilder: morguefile

140 Sparkle Page 145 Bilder: morguefile

141 Leuchtdichteverhältnisse, Blendung minimale und maximale Leuchtdichteverhältnisse Gütemerkmal einer Lichtsituation: Lichtwirkung im Raum, Ambiente, Blendung wichtig für alle Lichtlösungen zu hohe Leuchtdichteverhältnisse (Blendung): hauptsächlich wichtig für funktionelle Beleuchtung in z.b. Büroräume, Industriehallen, Schulen,... typisch: Allgemeinbeleuchtung, Beleuchtung der Aufgabe Parameter: Leuchtdichte der Lichtquelle, Leuchtdichte des Hintergrundes (Beleuchtung und Reflexionsgrade), Position der Lichtquelle, Abmessungen der Lichtquelle Page 146

142 Lichtrichtung und Schattigkeit Parameter: Größe der Lichtquelle, Anteil diffuser Beleuchtung zu weiches Licht kann man mit zusätzlichen kleinen Lichtquellen auffrischen und fühlbar machen Page 147 Bild (r): morguefile

143 Lichtrichtung und Schattigkeit Page 148 Folie Raphael Kirsch

144 Die Gütemerkmale und die 4 Grundgrößen Beleuchtungsniveau Leuchtdichteverteilung Blendungsbegrenzung Lichtrichtung und Schattigkeit Lichtfarbe Farbwiedergabe Aussicht Lichtstrom f [lm] Lichtstärke I [cd] Leuchtdichte L [cd/m²] Beleuchtungsstärke E [lux] Page 149

145 Themen Was ist Licht Grundgrößen damit wir über Licht sprechen können Planungsprozess Warum beleuchten wir funktionelle Beleuchtung ästhetische Beleuchtung Komponenten Lichtquellen (Wirkungsprinzip) und Tageslicht (Eigenschaften) Leuchten und Tageslichtsysteme Gütekriterien, Anforderungen Page 150

146 Konzept Ausführung: die Kombination von Komponenten - Lichtquellen & Leuchten & Lichtmanagement bestimmt die Beleuchtungsqualität Page 151 Bilder: Philipp Obkircher, Ludwig Schäfer

147 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit